基于电偶极矩的自由基对磁感应器的量子建模
生物物理
2025-10-17 v1 量子物理
摘要
cryptochrome 蛋白在视网膜中发生的光还原机制为鸟类通过地磁场进行导航所已知，但该机制的生物信号本质仍不明确。蓝光被flavin adenine dinucleotide（FAD）染料吸收后，可改变自由基对中电子的分布，创建带分离电荷的自由基对。在本研究中，我们从量子力学视角对自由基对中电子的自旋动力学及其与空间位置的耦合进行了计算建模。我们考虑了在外部磁场存在下的几种相互作用，并计算了来自这种耦合产生的自由基对在cryptochrome蛋白中的电偶极矩。计算结果表明，诱导的电偶极矩明确取决于所施加磁场的特征，即便考虑了耗散效应。在事实上，我们的发现表明，cryptochrome蛋白中的自由基对是一种磁感生物传感器，即在地磁场存在时，自旋态的变化可影响其电偶极矩，这可能被鸟类解读为定向信号。这些结果可用于发展模仿动物磁感技术的生物启发式技术。另一方面，随着对电磁场对野生动物和人类健康造成不利影响的日益关注，研究磁感受现象有助于更深入地理解生物结构如何与这些场相互作用。
引用
@article{arxiv.2510.13840,
title = {Quantum modeling of radical pair magnetic sensor based on electric dipole moment},
author = {Mahboobe Sehati and Ali Soltanmanesh and Shabnam Abutalebi and Abolfazl Bahrampour and Naser Haeri and Sareh Rostami and Alireza Bahrampour},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.13840},
year = {2025}
}